具有提高的鲁棒性的垂直晶体管制造技术

本发明专利技术公开了一种具有提高的鲁棒性的垂直晶体管。该晶体管包括具有第一水平表面的半导体本体。漂移区被设置在半导体本体中。多个栅极被设置在半导体本体的沟道中。沟道具有纵向方向并相对于彼此平行延伸。沟道的纵向方向在半导体本体的第一横向方向上延伸。体区和源区被设置在沟道之间。体区被设置在半导体本体的竖直方向上的漂移区和源区之间。在第一水平表面中，源区和体区在第一横向方向上被交替设置。源电极在第一水平表面中电连接到源区和体区。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术的实施方式涉及一种垂直晶体管，具体来说，一种垂直功率M0SFET。
技术介绍
诸如功率MOSFET的晶体管被广泛用作诸如电机、照明和其他的开关电力负载的电子开关，或用作开关式电源中的开关，仅提及了一些可能的应用。功率MOSFET包括在体区和漏区之间的漂移区，其中，PN结形成于体区和漏区之间。当在反方向上施加使PN结偏置的电压时，MOSFET断开，使得在漂移区中形成势垒区(cbpletion region)。漂移区的掺杂浓度和长度是定义MOSFET电压阻断能力的几个参数中的两个。电压阻断能力是在发生雪崩击穿之前可施加到PN结的最大电压。当雪崩击穿使得大电流在反方向上流经MOSFET时，该电流引起MOSFET发热。 根据MOSFET的具体类型，电压阻断能力可能在几十伏到最多几千伏(kV)之间。现今的MOSFET器件有暂时承受雪崩击穿而不至于被损坏或者甚至被毁的能力。MOSFET的鲁棒性由在雪崩击穿状态中不至于被损坏或被毁的情况下可消散的能量来定义。需要进一步提高MOSFET器件的鲁棒性。
技术实现思路
本专利技术的第一实施方式涉及一种晶体管。该晶体管包括具有第一水平表面的半导体本体，被设置在半导体本体中的漂移区，被设置在半导体本体的沟道中的多个栅电极。沟道具有纵向方向并且相对于彼此平行延伸，其中，沟道的纵向方向在半导体本体的第一横向方向上延伸。该晶体管还包括设置在沟道之间的体区和设置在沟道之间的源区，其中，体区在半导体本体的竖直方向上被设置在漂移区和源区之间。在第一水平表面中，源区和体区在第一横向方向上被交替设置，以及源电极在第一表面中被电连接到源区和体区。第二实施方式涉及一种晶体管。该晶体管包括具有第一水平表面的半导体本体，被设置在半导体本体中的漂移区，以及被设置在半导体本体的沟道中的多个栅极。沟道具有纵向方向并且相对于彼此平行延伸，其中，沟道的纵向方向在半导体本体的第一横向方向上延伸。该晶体管还包括设置在沟道之间的体区，以及设置在沟道之间的源区。源区延伸到第一表面并形成通过栅电极划分成源区的至少一个源区域。第一表面中的源区域被由包括延伸到第一表面的多个体区的体区域所包围。附图说明现将参考附图解释示例。附图有助于说明基本原理，因此仅仅说明了为理解该基本原理所需的方面。附图没有按比例。在附图中相同的参考数字指示相同的信号和电路部件。图IA至图IC示出了实施为MOSFET的晶体管的第一实施方式；图2A和图2B示出了实施为MOSFET的晶体管的第二实施方式；图3A和图3B示出了实施为MOSFET的晶体管的第三实施方式；以及图4A至图4C示出了实施为MOSFET的晶体管的另外的实施方式。具体实施例方式图IA至图IC示出了实施为MOSFET的晶体管的第一实施方式。图IA示出了集成在MOSFET的有源区中的 半导体本体100的水平截面图。图IB示出了 MOSFET部分的第一垂直截面图，以及图IC示出了 MOSFET部分的第二垂直截面图。图IA示出了在图IB和图IC中示出的在水平截面平面C-C中的水平截面图，图IB示出了在图IA中示出的在垂直截面平面A-A中的垂直截面图，以及图IC示出了在图IA中示出的在垂直截面平面B-B中的垂直截面图。MOSFET包括设置在半导体本体100的沟道中的多个栅电极21。沟道具有纵向方向，并且相对于彼此平行延伸，其中，沟道的纵向方向在半导体本体100的第一横向方向X上延伸。通过栅极电介质22，每个栅电极21与半导体本体100的区域介质隔离(dielectrically insulated)。MOSFET还包括设置在相邻栅电极21之间的源区11和体区12pl22。参照图IB和图1C，体区12pl22邻近漂移区13。漂移区13在垂直于半导体本体100的第一表面101的方向上被设置在体区12pl22的下面。体区121、122和漂移区13形成PN结。MOSFET还包括漏区14，其中，漂移区13被设置在漏区14和体区12pl22之间。参考图IB和1C，漏区14可邻近漂移区13。然而，可选地，与漂移区13相同掺杂类型(而不是更高掺杂)的场截止区(未示出)可以被设置在漂移区13和漏区14之间。漂移区13和漏区14具有相同的掺杂类型，其中，漏区14比漂移区13的掺杂更高。例如，漏区14的电阻率在10_3Ω .cm(0hm*cm)和1(Γ2Ω · cm之间的范围内，而漂移区13的电阻率例如在KT1Q · cm和10 Ω · cm之间的范围内，尤其在KT1Q (^1和10 · cm之间的范围内。漏区14连接到漏极接线端D。该漏极接线端D可由连接到漏区14的漏电极33 (以虚线示出)形成。栅电极21被设置在从半导体本体的第一表面101延伸到半导体本体100中的沟道中。源区11被设置为邻近第一表面101并且邻近栅极电介质22。设置在两个相邻栅电极21之间的一个体区12pl22具有两个体区部分，第一体区部分U1设置在源区11和漂移区13之间，第二体区部分122延伸到第一表面101并设置在第一表面101和漂移区13之间。设置在两个栅电极21之间的第二体区部分122将设置在这两个栅电极21之间的一个源区11再划分为几个源区部分11。这在图IA中示出了，其中，源区部分11被示为阴影区域。参考图1A，其示出了半导体本体100的第一表面101的顶视图，源区11和第二体区1 在第一横向方向X上交替设置。源区11是带状的，其中，单个“带”在不同于第一横向方向X的第二横向方向y上延伸。带状源区11彼此至少大致平行延伸，其中，第二体区1 被设置在两个相邻的源区之间。在第二横向方向y上，带状源区11和带状第二体区1 被栅电极21和栅极电介质22隔断。应注意的是，在图IA中的这个连接中，仅仅示出了栅电极21而未不出栅极电介质22。在图IA的实施方式中，第一横向方向X和第二横向方向y之间的角度α大约为90°，这意味着带状源区11垂直于栅电极21延伸。然而，这仅仅是个示例。通常，第一和第二横向方向x、y之间的角度α在30°和90°之间，尤其，在60°和90°之间。参考图IB和1C，MOSFET还包括电接触第一表面101中的源区11和第二体区122并且通过绝缘层23与栅电极21电绝缘的源电极31。该源电极31连接到源极接线端S。这在图IB和图IC中示意性地示出。单个栅电极21电连接到公共栅极接线端G。这种连接仅仅示意性地在图IB和IC中示出。根据一个实施方式(未示出)，MOSFET包括垂直于具有栅电极21的沟道延伸的另外的沟道，并且在另外的沟道中连接电极被设置为将各栅电极21彼此电连接并连接栅极接线端G。在根据图IA至图IC的MOSFET中，第二体区122和漂移区13以及漏区14共同形成MOSFET的体二极管。以这种众所周知的方法，通过将体区电连接到源电极获得这种体二极管。通过形成该体二极管的这些区的垂直截面示于图IC中。参照图1B，其示出了通过源区11、第一体区U1、漂移区13和漏区14的垂直截面，源电极31可选地包括经由源区11延伸到第一体区的电极部分32，以便将第一体区U1电连接到源电极31。或者，第一体区部分U1的部分可经由源区11延伸到第一表面101并可在连接到第一表面中的区域中的源电极31。该MOSFET可被实施为η型M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管，包括：半导体本体，具有第一水平表面；漂移区，被设置在所述半导体本体中；多个栅电极，被设置在所述半导体本体的沟道中，所述沟道具有纵向方向并且相对于彼此平行延伸，所述沟道的所述纵向方向在所述半导体本体的第一横向方向上延伸；体区，被设置在所述沟道之间；以及源区，被设置在所述沟道之间，其中，所述体区在所述半导体本体的竖直方向上被设置在所述漂移区和所述源区之间，其中，在所述第一水平表面中，所述源区和所述体区在所述第一横向方向上被交替设置，以及其中，源电极被电连接到所述第一水平表面中的所述源区和所述体区。

【技术特征摘要】
2011.07.29 US 13/194,3621.一种晶体管，包括 半导体本体，具有第一水平表面； 漂移区，被设置在所述半导体本体中； 多个栅电极，被设置在所述半导体本体的沟道中，所述沟道具有纵向方向并且相对于彼此平行延伸，所述沟道的所述纵向方向在所述半导体本体的第一横向方向上延伸； 体区，被设置在所述沟道之间；以及 源区，被设置在所述沟道之间， 其中，所述体区在所述半导体本体的竖直方向上被设置在所述漂移区和所述源区之间， 其中，在所述第一水平表面中，所述源区和所述体区在所述第一横向方向上被交替设置，以及 其中，源电极被电连接到所述第一水平表面中的所述源区和所述体区。2.根据权利要求I所述的晶体管，还包括 栅极电介质，将所述栅电极与所述半导体本体之间介质隔离；以及 漏区，其中，所述漂移区被设置在所述漏区和所述体区之间。3.根据权利要求I所述的晶体管， 其中，所述源区在第二横向方向上延伸，每个源区均被栅电极隔断，以及 其中，所述第一横向方向和所述第二横向方向之间的角度在45°和90°之间。4.根据权利要求3所述的晶体管,其中，所述第一横向方向和所述第二横向方向之间的角度在80°和90。之间。5.根据权利要求I所述的晶体管， 其中，所述源区在所述第一水平表面中具有第一表面区域，所述体区在所述第一水平表面中具有第二表面区域，以及 其中，所述第一表面区域和所述第二表面区域之间的比率在10:1和1:10之间。6.根据权利要求5所述的晶体管，其中，所述第一表面区域和所述第二表面区域之间的比率在10:1和1:1之间。7.根据权利要求3所述的晶体...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·阿萨姆，赖纳德·桑德尔，马蒂亚斯·斯特彻，马库斯·温克勒，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：